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[en] EVALUATION OF THE TRANSPORT PARAMETERS OF A BIOCOLLOID THROUGH A SATURATED SAND / [pt] AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS DE TRANSPORTE DE UM BIOCOLÓIDE ATRAVÉS DE UMA AREIA SATURADALILIANA ANDREA VILLEGAS SIERRA 27 May 2019 (has links)
[pt] Neste trabalho são avaliados os parâmetros de transporte da bactéria Escherichia coli ATCC11229, microrganismo indicador de contaminação fecal, através de colunas de areia de quartzo saturadas. Com este propósito foi desenvolvido o equipamento para a execução dos ensaios Advecção-Dispersão-Sorção (ADS), com injeção contínua de uma suspensão bacteriana em água destilada em uma concentração inicial de 10 (8) bactérias/mL, por até doze horas em temperatura ambiente e sob condições que permitiram desprezar os efeitos do crescimento e decaimento dos microrganismos. Para a determinação dos parâmetros de transporte foram executados ensaios microbiológicos, ensaios de batelada e oito ensaios ADS para diferentes valores de gradiente hidráulico. Os ensaios de batelada mostraram uma baixa adsorção bactéria-solo nas condições avaliadas. As curvas de chegada obtidas nos ensaios ADS, mostraram elevados valores para o fator de retardamento entre três e nove, variando proporcionalmente com o incremento de gradiente hidráulico. Os valores de dispersão hidrodinâmica variaram entre 1,44x10(-2) cm(2)/min e 5,47x10(-2) cm(2)/min. Os resultados dos ensaios sugerem que os processos físico-químicos têm pouca influência no transporte deste microrganismo em areia de quartzo, enquanto que o processo de filtração mecânica, forças hidrodinâmicas, a forma e distribuição de tamanho dos grãos parecem explicar mais adequadamente o comportamento das curvas de chegada. / [en] This study deals with the assessment of the transport parameters of the Escherichia coli ATCC11229 bacteria, a fecal contamination indicator, through saturated quartz sand columns. With this purpose, it was developed an equipment to carrying out Advection-Dispersion-Sorption (ADS) experiments, with continuous input of bacterial distilled water suspension at an influent concentration of 10(8) cell/mL for about twelve hours, at environmental temperature and under conditions that allow disregard the effect of the growth and decay of the microorganisms. Microbiological experiments, batch tests, and eight ADS experiments at several hydraulic gradient values, were executed for determine the transport parameters. The batch tests indicated a low bacterium-soil adsorption under evaluated conditions. The breakthrough curves, obtained by ADS experiments, showed high values for the retardation factor, ranged from three to nine with increasing the hydraulic gradient. The hydrodynamic dispersion values ranged between 1,44x10(-2)cm(2)/min and 5,47x10(-2) cm(2)/min. The results of the experiments suggested that the physical-chemical processes have a little influence on the transport of this microorganism in quartz sand, whereas the straining process, hydrodynamic forces, the shape and grain distribution, would can explain more appropriately the behavior of the breakthrough curves.
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[pt] MODELO ESTOCÁSTICO PARA A EXCLUSÃO PELO TAMANHO DURANTE O TRANSPORTE DE SUSPENSÕES PARTICULADAS EM MEIOS POROSOS / [en] STOCHASTIC MODEL FOR SIZE EXCLUSION MECHANISM DURING SUSPENDED PARTICLE SUSPENSION TRANSPORT IN POROUS MEDIUMADRIANO DOS SANTOS 02 January 2006 (has links)
[pt] A filtração profunda de suspensões particuladas ocorre em
muitos processos
industriais e ambientais, como filtração de água e
contaminação do solo. Na
indústria petrolífera, a filtração profunda ocorre próximo
ao poço injetor durante a
injeção de água, causando redução de injetividade. A
captura de partículas no
meio poroso pode ser causada por diferentes mecanismos
físicos (exclusão pelo
tamanho, forças elétricas, gravidade (sedimentação),
etc.). No caso do mecanismo
de exclusão pelo tamanho, quanto maiores forem as
partículas e menores forem os
poros, mais intensa será a captura. Conseqüentemente,
maior será o dano à
formação. Entretanto, o modelo tradicional não considera
as distribuições de
tamanho de partículas e de poros. Assumindo que as
partículas são capturadas
pelo mecanismo de exclusão pelo tamanho, foram deduzidas
as equações básicas
para o transporte de suspensões particuladas no meio
poroso considerando as
distribuições de tamanho de poros e de partículas. Apenas
o fluxo de água via
poros acessíveis transporta partículas, ou seja, as
partículas não podem acessar
poros menores do que elas. No presente trabalho, os
efeitos da redução do fluxo
de partículas e da inacessibilidade devido ao fluxo
seletivo de diferentes tamanhos
de partículas são incluídos no modelo estocástico para a
filtração profunda. As
soluções analíticas obtidas mostram um comportamento
físico mais realístico do
que o previsto pelo modelo tradicional. O modelo de
medição (concentrações
totais) obtido difere substancialmente do modelo
tradicional para a filtração
profunda. Vários dados experimentais foram tratados,
mostrando boa
concordância e validando o modelo proposto. Um sistema de
equações
estocásticas para modelar a formação do reboco externo foi
proposto e soluções
analíticas foram obtidas, permitindo tratar a filtração
profunda e a formação do
reboco externo, utilizando o mesmo formalismo matemático. / [en] Deep bed filtration of water with particles occurs in
several industrial and
environmental processes like water filtration and soil
contamination. In petroleum
industry, deep bed filtration occurs near to injection
wells during water injection,
causing injectivity reduction. It also takes place during
well drilling, sand
production control, produced water disposal in aquifers,
etc. The particle capture
in porous media can be caused by different physical
mechanisms (size exclusion,
electrical forces, bridging, gravity (sedimentation),
etc.). In case of size exclusion
mechanism, the larger are the particles and the smaller
are the pores, the more
intensive is the capture and the larger is the formation
damage. Nevertheless, the
widely used traditional model does not account for
particle and pore size
distributions. Considering that particles are captured due
to size exclusion
mechanism, we derived basic equations for transport of
particulate suspensions in
porous media, accounting for particle and pore radii
distributions. Particles are
carried by water flowing through the accessible pore space
only, i.e. particles
cannot access smaller pores. In the current work, the
effects of porous space
accessibility and particle flux reduction due to selective
flow of different size
particles are included into the stochastic deep bed
filtration model. The particle
and pore ensembles for analytical solutions of the derived
system show more
realistic physics behaviour than that of the traditional
model. Averaging of the
derived stochastic equations leads to a new deep bed
filtration model that
significantly differs from the classical deep bed
filtration system. Treatment of
several experimental data shows good agreement between the
laboratory and
modelling data and validates the proposed model. The
derived stochastic model
has been extended to model formation of external filter
cake by particles from the
injected polydispersed suspension, allowing treating both
deep bed filtration and
external filter cake formation in the framework of the
same system of governing
equations.
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[en] NUMERICAL STUDY OF LOSS OF INJECTIVITY IN ROCK / [pt] ESTUDO NUMÉRICO DE DECLÍNIO DE INJETIVIDADE EM ROCHAFLAVIO ALCHAAR BARBOSA 24 February 2003 (has links)
[pt] Esta dissertação apresenta um estudo numérico, utilizando
o
método dos elementos finitos, para simular o entupimento
de
rochas provocado pela injeção de água contendo partículas
sólidas. Dentre os diferentes parâmetros que afetam o
declínio de injetividade, quatro foram analisados,
considerando-se a situação de fluxo unidimensional: fator
de dano, concentração de partículas sólidas presentes no
fluido de injeção, coeficiente de filtragem e taxa de
injeção. Um estudo paramétrico ressaltando a influência
destes fatores na perda de injetividade é também
apresentado neste trabalho, concluindo-se que os
resultados
numéricos obtidos concordam satisfatoriamente com as
observações experimentais disponíveis e soluções
analíticas
publicadas na literatura. O trabalho estuda também
numericamente a simulação do entupimento dos poros
da rocha considerando dois modelos de redução de
permeabilidade e recupera valores do coeficiente de
filtragem (Lambda ) e do fator de dano ( Beta ) através
de
análises inversa pelo método dos elementos finitos. / [en] This dissertation presents a numerical study, based on the
finite element method, to simulate rock pore plugging
caused by the injection of water containing solid particles
in suspension. Amongst the parameters that affect rock
injectivity decline, the following four were analyzed,
considering undimensional flow: damage coefficient, solid
particle concentration present in the injection fluid,
filtration coefficient and injection rate. A parametric
study standing out the influence of the these factors in
the loss of injectivity is also presented in this
work, concluding that the numerical results agree
satisfactorily with the available experimental data and
analytical solutions published in the literature. This work
also numerically investigates the process of rock pore
plugging considering two different permeability reduction
models and recovers values of the filtration coefficient
(Lambda ) and the damage factor ( Beta ) through inverse
analyses carried outn by the finite element method.
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